筆者近期調(diào)研SDN/NFV影響下的OSS,之前自己知識中沒有相關(guān)的積累,又一直沒有比較官方的資料或者觀點,所以在整理的時候遇到了瓶頸。最近在ONF網(wǎng)站看到了剛發(fā)布的一篇文檔,對OSS/BSS在SDN/NFV時代的挑戰(zhàn)和發(fā)展做了比較全面的總結(jié),其中多數(shù)觀點也與筆者收集到的資料相符,在這里分享給大家。
在ETSI NFV ISG提出的NFV框架中,OSS與SDN控制器分別負責(zé)不同的工作:OSS負責(zé)靜態(tài)配置或者可以緩慢進行的服務(wù)特性等的配置,而NFV編排器和SDN控制器則負責(zé)動態(tài)配置以及實時的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)傳輸。盡管如此,OSS和BSS仍然會維持其全局管控的角色。
傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和SDN網(wǎng)絡(luò)一個關(guān)鍵的不同點在于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)框架。如圖1所示對傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和SDN新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進行了對比,傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的NMS負責(zé)靜態(tài)配置NE,配置比較緩慢,而SDN控制器則會實時對網(wǎng)絡(luò)事件做出響應(yīng)。
Figure 1 New Paradigm VS Legacy1.OSS/BSS的市場趨勢
電信業(yè)務(wù)模型和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)已經(jīng)保持不變很多年了。但是,移動設(shè)備數(shù)量的增長,數(shù)據(jù)服務(wù)的獲取,不斷增加的OTT供應(yīng)商的競爭,對帶寬需求的急劇增長,以及對減少開銷和改善效率的前所未有的壓力,推動服務(wù)供應(yīng)商去轉(zhuǎn)變他們的網(wǎng)絡(luò)和運營。SDN和NFV在這個轉(zhuǎn)變中將會成為重要的影響因素。由SDN和NFV催生的云技術(shù),將會減少開銷,引入新的收入來源,因此成為OSS/BSS發(fā)展進程中必須要考慮的一環(huán)。
2.挑戰(zhàn)和障礙
SDN和NFV存在著巨大的潛能,只有OSS/BSS充分適應(yīng)新技術(shù),SDN和NFV的潛在價值才能被挖掘出來。OSS與新型網(wǎng)絡(luò)的整合和交互能力是一項重大的挑戰(zhàn)。另外一項挑戰(zhàn)在于,利用SDN和NFV可以提高網(wǎng)絡(luò)利用率,提高服務(wù)質(zhì)量,但會對服務(wù)管理造成一定影響,使OSS/BSS的工作負擔(dān)急劇增加。在這種情況下,OSS和BSS的性能可能會出現(xiàn)瓶頸。
NFV的基礎(chǔ)設(shè)施需要能夠動態(tài)地對資源重新分配,來滿足各種流量需求。而當(dāng)前OSS系統(tǒng)是無法支持這種實時動態(tài)的服務(wù)的,因為:
1) 靜態(tài)服務(wù)配置:當(dāng)前OSS系統(tǒng)中,假設(shè)服務(wù)的改變并不頻繁,對網(wǎng)絡(luò)的配置是靜態(tài)的。
2) 服務(wù)參數(shù)僵化固定:不只是服務(wù)類型固定,OSS的服務(wù)參數(shù)也是固定的值或是不可選擇的。
3) 沒有策略驅(qū)動的實時服務(wù)變更:OSS系統(tǒng)不允許用戶或者應(yīng)用驅(qū)動的實時變更。對服務(wù)任何的改變都復(fù)雜耗時。
4) 不能對包/流在細粒度時間上進行響應(yīng):OSS系統(tǒng)為周期性定制的服務(wù)設(shè)計,可能幾年或者幾個月更新,特殊情況會幾周或者幾天。云服務(wù)中可能會提供小時的服務(wù)周期,但是OSS和BSS系統(tǒng)通常不會有這樣的細粒度。
上述幾個方面成為當(dāng)前OSS與SDN/NFV融合的障礙所在。
在SDN和NFV中,網(wǎng)絡(luò)不再是靜態(tài)的。SDN控制器會使應(yīng)用或者策略動態(tài)地優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源利用率。OSS系統(tǒng)必須要能夠接受動態(tài)網(wǎng)絡(luò)變更,為SDN控制器和NFV編排器提供自由的空間來動態(tài)的進行策略更改,同時保證支持FCAPS。
3.傳統(tǒng)OSS架構(gòu)
TM Forum列出了關(guān)鍵的業(yè)務(wù)功能,作為其Business Process Framework(BPF)的一部分:
1) 策略、基礎(chǔ)設(shè)施、產(chǎn)品——包括規(guī)劃和產(chǎn)品生命周期管理
2) 運營——包括操作管理的核心
3) 企業(yè)管理——包括合作或者業(yè)務(wù)支持管理
OSS在SDN時代必須能夠繼續(xù)支持這些業(yè)務(wù)功能。BPF全面地定義了幾個分類,包括部署、保障、計費和產(chǎn)品生命周期。多數(shù)運營商將會將這些再細化來滿足他們管理用戶、系統(tǒng)等的需求。
OSS系統(tǒng)經(jīng)過多年的研究實踐,形成了高度定制化的平臺。比如,當(dāng)前的策略,基礎(chǔ)設(shè)施和產(chǎn)品功能就包含規(guī)劃和建設(shè)業(yè)務(wù)實例的工具集。這些工具集可以是高度整合和自動化的系統(tǒng),也可以是手動維護的電子表格。
BFP提供了一個全面、完整的視角,OSS功能可分為命令管理、服務(wù)保障或者計費等。這些都是關(guān)鍵的業(yè)務(wù),由供應(yīng)商定制的工具集所管理,滿足運營商的業(yè)務(wù)和服務(wù)需求。
4.OSS在SDN/NFV時代的需求
1) 支持動態(tài)實時管理操作:OSS要能夠允許由流量環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)事件引發(fā)的實時網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)的變更。實時響應(yīng)的粒度應(yīng)該達到流的級別,比如,分秒。如果OSS無法支持實時響應(yīng),那么就必須支持SDN控制器來完成。
2) 網(wǎng)絡(luò)配置和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)管理的分離:在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中,OSS需要配置網(wǎng)絡(luò)服務(wù)參數(shù),對應(yīng)長期的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。在SDN中,服務(wù)參數(shù)必須能夠?qū)崟r變更,對流量的變化做出及時的響應(yīng)。OSS應(yīng)該配置網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施,但是允許SDN控制器能夠?qū)崟r地基于流對網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)或者服務(wù)參數(shù)進行修改。
3) 支持網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的模型化方法:OSS應(yīng)該能夠支持服務(wù)模型,自動映射到設(shè)備。
4) 與網(wǎng)絡(luò)編排平臺進行交互:OSS要能夠配置NFVI,但是NFV編排器將會配置實際運行在基礎(chǔ)設(shè)施上的VNF,并且為VNF分配資源。OSS和NFV編排器要能夠交互,這就涉及一個通用的策略平臺和管理信息模型。
5) 與SDN控制器的交互:OSS配置SDN基礎(chǔ)設(shè)施,包括OpenFlow交換機,SDN控制器和環(huán)境。SDN控制器負責(zé)把網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和業(yè)務(wù)應(yīng)用策略下發(fā)到SDN網(wǎng)絡(luò),比如通過不斷地更新和維持OpenFlow流表。OSS和SDN控制器必須能夠交互,這涉及到一個通用的策略平臺和管理信息模型。
5.OSS相關(guān)架構(gòu)的組件
OSS與SDN/NFV相關(guān)的組件如下:
1) 通過OSS與網(wǎng)絡(luò)編排的組合支持動態(tài)實時SDN控制器
2) 將靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)配置任務(wù)(OSS所管理)與動態(tài)實時的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)管理(SDN控制器所管理)分離
3) 支持靈活的服務(wù)模型(而不是靜態(tài)OSS適配器),比如接受IETF Yang模型方法
4) 支持運營商OSS與網(wǎng)絡(luò)編排平臺的交互
5) 支持運營商OSS與網(wǎng)絡(luò)SDN控制器的交互
下圖展示了基于ONFSDN架構(gòu)組件和與OSS/管理組件的交互情況:
Figure 2該圖2中,紫色服務(wù)由NBI提供,紫色控制器控制了五個資源組,其中的兩個是紫色所有,另外三個分別來自不同的實體。同時作為NBI的客戶和D-CPI的服務(wù)器,綠色和紫色是東西向的關(guān)系,每一個都可以向另一個請求服務(wù)。
其中OSS獲得抽象視圖的情況還有待討論沒,但作為管理角色,OSS關(guān)心網(wǎng)絡(luò)中所有方面。
OSS/BSS管理提供了在SDN的每一層中基于策略的配置和管理:應(yīng)用、控制和基礎(chǔ)設(shè)施層。同時,SDN應(yīng)用和SDN控制器會根據(jù)OSS配置的策略實時地對網(wǎng)絡(luò)流量做出響應(yīng)。
圖3中,OSS會通過SDN控制邏輯監(jiān)視動態(tài)的應(yīng)用,并且在OSS、SDN控制器和SDN客戶與服務(wù)器環(huán)境中協(xié)調(diào)工作。
Figure 3 SDN Control Logic Detail6.整合SDN/NFV與OSS/BSS
傳統(tǒng)OSS和新的SDN控制器、NFV編排器會共同協(xié)作。OSS負責(zé)管理相關(guān)的靜態(tài)配置參數(shù),限制整體上對子網(wǎng)或者服務(wù)的資源分配。SDN控制器和NFV編排平臺將會動態(tài)的管理網(wǎng)絡(luò)資源,實時的部署服務(wù)。
OSS系統(tǒng),與ETSI NFV的架構(gòu)一致,必須要支持傳統(tǒng)OSS與MANO之間的Os-Ma接口。OSS系統(tǒng)代表對NFVI的細粒度管理,以及VIM和VNF管理,同時也會接收NFV編排器的指令。因此,OSS負責(zé)對底層設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)功能的高等級配置,而NFV MANO會負責(zé)管理基礎(chǔ)設(shè)施和服務(wù)的動態(tài)特性。
Figure 4 NFV Reference Architecture FrameworkSDN控制器和應(yīng)用的整合將會是類似的方法。OSS管理SDN數(shù)據(jù)平面的配置,為SDN控制器配置策略,控制SDN應(yīng)用的SLA,但是SDN轉(zhuǎn)發(fā)平面的動態(tài)控制由SDN控制器和SDN控制器到數(shù)據(jù)平面的接口(CDPI)管理。
圖5展示了SDN架構(gòu)的關(guān)鍵組件和與OSS系統(tǒng)的交互。SDN架構(gòu)包括有各種SDN應(yīng)用的應(yīng)用平面,有一個或多個控制器的控制平面,還有SDN網(wǎng)元組成的數(shù)據(jù)平面。OSS/BSS管理系統(tǒng)根據(jù)個人用戶協(xié)議為每個SDN應(yīng)用控制并配置SLA參數(shù)。OSS還負責(zé)配置策略和分配資源,限制SDN控制器的功能,對SDN數(shù)據(jù)路徑網(wǎng)元進行初始配置,比如通過OF-Config進行初始化。SDN應(yīng)用會根據(jù)配置的與當(dāng)前數(shù)據(jù)流相關(guān)的SLA參數(shù)適配他們的應(yīng)用邏輯,并通過NBI將高等級應(yīng)用指令發(fā)送給SDN控制器。NBI還能將當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、統(tǒng)計數(shù)據(jù)和事件實時反饋給SDN控制器。
SDN控制器將高層應(yīng)用指令翻譯成底層
指令,通過南向接口發(fā)送給數(shù)據(jù)路徑轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)元使用,比如按照Openflow協(xié)議進行翻譯和發(fā)送。南向CDPI也能夠收集數(shù)據(jù)路徑網(wǎng)元的統(tǒng)計數(shù)據(jù)、告警和故障信息等SDN控制器邏輯關(guān)心的問題,并且傳送到更高層的應(yīng)用層和OSS中。應(yīng)用層、NBI、SDN控制器和南向CDPI的組合按照策略和OSS配置的資源限制對數(shù)據(jù)路徑網(wǎng)元進行實時、精確控制。
關(guān)于數(shù)據(jù)中心或者基于服務(wù)的云,一些實時網(wǎng)絡(luò)控制可以直接由DC/云編排平臺提供,像OpenStack通過其Neutron Plug-in。它能夠隨著計算和存儲資源的分配和遷移進行實時的網(wǎng)絡(luò)變更。DC/云OSS會配置相應(yīng)的網(wǎng)元,設(shè)置資源限制,OpenStack Neutron Plug-in負責(zé)實時管理這些資源。
7.遷移策略
服務(wù)供應(yīng)商、企業(yè)正在部署基于SDN/NFV的虛擬網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),接下來很可能會對OSS系統(tǒng)進行改造。當(dāng)前運營商和企業(yè)網(wǎng)有龐大的網(wǎng)絡(luò)資源,很難用新型網(wǎng)絡(luò)和全新的OSS代替所有已有的基礎(chǔ)設(shè)施。向著SDN和NFV的演進因此從小地方著手,在某種程度上,這類似于IPv6在IPv4中的地位。新型網(wǎng)絡(luò)會首先部署在最有價值或者需要更新的網(wǎng)絡(luò)中。
隨著新型網(wǎng)絡(luò)的部署,OSS系統(tǒng)必須要同時演進,否則就不能充分利用SDN或者NFV的優(yōu)勢。圖6描述了當(dāng)今典型的網(wǎng)絡(luò),其中網(wǎng)絡(luò)功能基于物理硬件,由各自的EMS所管理,網(wǎng)絡(luò)的連接由廣域網(wǎng)中靜態(tài)EMS完成。
Figure 6 Legacy Physical Network Functions with EMS圖7展示了網(wǎng)絡(luò)功能全部虛擬化,由NFV編排平臺編排的長期演進方案。網(wǎng)絡(luò)連接部分由整合到NFV基礎(chǔ)設(shè)施中的SDN網(wǎng)絡(luò)控制器提供,部分由基于物理網(wǎng)絡(luò)的SDN提供(廣域網(wǎng)連接)。
Figure 7 Long Term Version從當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)到長期演進方案的轉(zhuǎn)變需要一步一步完成。圖8描述了這樣的一個遷移場景:網(wǎng)絡(luò)建立在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)之上,有靜態(tài)的廣域網(wǎng)連接,EMS負責(zé)控制物理網(wǎng)絡(luò)功能;在這之上建立虛擬的NFV基礎(chǔ)設(shè)施,部署SDN連接;SDN控制器和NFV編排平臺與演進的OSS平臺密切合作對整個網(wǎng)絡(luò)進行編排。
Figure 8 Migration ScenarioETSI NFV ISG預(yù)期從長遠來看,VNF完全由VNFM管理,但是在過渡階段,仍然需要EMS連接到每個VNF來協(xié)助VNFM管理VNF。圖8中展示了從廣域網(wǎng)連接到SDN網(wǎng)絡(luò)的級聯(lián)情況,以及EMS管理物理網(wǎng)絡(luò)功能到管理VNF的過渡情況。這個轉(zhuǎn)變可以按域進行或者按服務(wù)進行。
之前OSS所管理的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)是靜態(tài)的,配置網(wǎng)絡(luò)使其不按照預(yù)定的策略操作,無法變更。引入了SDN后,OSS將會設(shè)置策略限制,但是不需要感知動態(tài)實時的狀態(tài)轉(zhuǎn)變,這種轉(zhuǎn)變由SDN控制器管理。用SDN控制器來負責(zé)動態(tài)網(wǎng)絡(luò)的控制的方法也能夠最小化對當(dāng)前OSS的影響。
幾乎沒有服務(wù)供應(yīng)商或者企業(yè)能夠奢侈地進行全新的部署,因此許多運營商需要獨自考慮SDN的部署。在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的連接中實現(xiàn)遷移,以及早期部署,使用基于Openflow的SDN來支持企業(yè)、運營商IT或者NFV服務(wù)。數(shù)據(jù)中心之間的廣域網(wǎng)互聯(lián)可以依賴于已有的IP/MPLS,能夠利用當(dāng)前的協(xié)議(如BGP)來傳送數(shù)據(jù)中心間的服務(wù)鏈或者虛擬租戶網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)。部署用于抽象E2E路徑計算的PCE和進行高效流量工程的分段路由可以增強SDN數(shù)據(jù)中心的廣域網(wǎng)可編程能力和控制。
8.結(jié)論
SDN和NFV為運營商在節(jié)省開銷、增加創(chuàng)新和新的收入機會方面都提供了巨大便利。為了實現(xiàn)這些優(yōu)點,需要OSS的架構(gòu)巨大轉(zhuǎn)變。這意味著引入能夠處理更靈活的虛擬和可編程基礎(chǔ)設(shè)施的控制器或者編排層。
傳統(tǒng)與虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施的對比特性應(yīng)該從全局管理視角考量。在遷移階段這是非常重要的,兩種類型的基礎(chǔ)設(shè)施要同時演進。因此OSS需要適應(yīng)接近實時的操作,能夠支持混合網(wǎng)絡(luò)。
虛擬網(wǎng)元的粒度和動態(tài)實時操作將會由SDN控制器控制,而不是OSS,這樣當(dāng)前OSS做出的改變最小,多數(shù)需要的功能放到SDN控制器中。按照有過渡狀態(tài)的演進路線,運營商在傳統(tǒng)OSS中的投資將是有限的,并逐漸演進到通用SDN控制器和網(wǎng)絡(luò)編排平臺的運營環(huán)境。
文中有一些自己的理解,如果有所偏差或者有不同的見解,歡迎告知和討論,謝謝。
作者簡介:馬寧寧,北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院2015級研究生